高效苯酚降解菌的分离与降解特性

许雅洁，张怡洋，刘阳，等.微生物降解苯酚污染的研究进展［J ］.中南农业科技，2023，44（5）：233-241．苯酚是一种具有强毒性且难去除的工业污染物，是从工业过程中排放出来的，如纺织加工、煤气化、炼油、皮革制造、树脂合成、香水生产等［1-5］。

苯酚具有毒性、致突变性和致癌性，对环境有严重的破坏作用［6］。

由于大规模的工业应用，苯酚不可避免地被引入水或土壤环境，造成水体和土壤污染，由于其毒性大，即使在低浓度下也可能构成严重的生态危害。

苯酚及酚类化合物对水体的污染主要以焦化废水为主（焦化废水是指化工类企业在工业加工过程中产生的高毒性、高污染废水），其主要来源于生产煤和汽油的企业，以及加工液化气、运输制冷等过程。

同时化工厂附近的土壤也会受到一定程度的污染，进而污染农作物及其制作的食品，最终危害人类健康。

苯酚不仅在环境中具有明显的累积效应，而且容易与其他有机化合物共存形成新的复合污染物，或在水中发生取代或其他化学反应转化为比苯酚毒性更高的酚类化合物，如氯酚、甲基酚和烷基酚等，而且在生物体内难以分解。

酚类化合物的毒性随结构和官能团的不同而变化，这些物质的顽固性和持久性更大，增加了对苯酚污染治理的难度，间接增加了对人体的危害程度［7，8］。

苯酚作为重要的有机化工原料和工业商品，生产的相关下游产品涉及人们生活的很多方面，如可生产作为汽车外壳涂料的双酚A 以及生产为水杨酸［7］。

此外，苯酚还可用作溶剂、试验试剂和消毒剂等，如作为具有杀菌特性的乳膏和剃须皂，或被用作内部防腐剂和胃麻醉剂。

因此，苯酚在染料、制药、化肥、塑料、玻璃纤维、食品工业和石化等各种行业都有应用［9，10］。

2019年，全球苯酚需求量约为1200万t ，预计未来需求量还会增加。

随着中国经济的飞速发展，国内产业对苯酚的需求也在不断上升，2016—2021年中国苯酚消费量呈稳步增长态势，2021年中国苯酚表观消费量为367.3万t ，依据往年增长速率预计2023年中国苯酚表观消费量将达到400万t 以上［11，12］。

苯酚降解菌处理含苯酚废水研究现状摘要：苯酚是造纸、炼焦、炼油、塑料、农药和医药合成等行业生产的重要原料，却对生态环境和人体健康构成巨大威胁，因此应对含酚废水进行处理使其达到国家排放标准。

本文从苯酚的危害出发，对含酚废水的无害化处理方法进行简单介绍。

针对生物治理方法中的活性污泥法，对苯酚降解菌处理含酚废水进行综述，分别介绍了苯酚降解菌的分离鉴定方法、种类及功能研究、相关酶基因、代谢途径这四个方面。

并对苯酚降解菌处理含苯酚废水进行了展望。

关键词：苯酚降解菌含酚废水无害化处理方法分离鉴定相关酶基因1 苯酚的结构及危害1.1苯酚的结构在苯酚分子中，酚羟基上的氧原子处于sp2杂化状态，氧上两对孤对电子，一对占据sp2杂化轨道，另一对占据未参与杂化的p轨道，p电子云正好能与苯的大π键电子云发生侧面重叠，形成p-π共轭体系，从而增加了苯环上的电子云密度，增强了羟基上氢的解离能力。

1.2苯酚的危害苯酚是有机合成的重要原料，是造纸、炼焦、炼油、塑料、农药和医药合成等行业生产的原料或中间体，大量用于制造酚醛树脂以及其他高分子材料、药物、燃料和炸药等。

随着树脂、化工和高分子材料等企业对苯酚需求量的日益增加，各企业所排放的含苯酚废水量也日益增加。

由于苯酚是一种原型质毒物，具有很强的毒性，对生态环境和人体健康构成巨大威胁。

在许多国家，苯酚已被环保部门列入优先控制污染物的黑名单之中。

1.3对生态环境的危害苯酚排放到环境中不仅毒害水生生物，而且进一步与水中的氯作用产生一种毒性更强的有机污染物氯代酚，从而破坏水生生态系统。

水中含酚量>10mg/L,鱼类等水生生物不能生存；含酚量>100mg/L，若用于灌溉,将导致农作物减产和枯死。

1.4对人体健康的危害苯酚对人体任何组织都有显著腐蚀作用，可通过黏膜、皮肤的接触、吸入和误服而侵入人体内部。

接触眼后，能引起角膜严重损害，甚至失明；接触皮肤后，不引起疼痛，但在暴露部位最初呈现白色，如不迅速冲洗清除，能引起严重灼伤和全身性中毒；吸入后，可致头痛、头晕、乏力，视物模糊，肺水肿等，但较少见；误服后，引起消化道灼伤，出现烧灼痛，呼吸气带酚气味，呕吐物或大便可带血液，有胃肠穿孔的可能。

一、实验目的1. 了解苯酚的性质及其对环境的危害。

2. 掌握苯酚降解实验的基本原理和方法。

3. 研究不同降解方法对苯酚降解效果的影响。

二、实验原理苯酚是一种有机化合物，化学式为C6H5OH。

苯酚在水中溶解度较低，但在酸性条件下溶解度会增大。

苯酚具有毒性，对环境和生物体均有害。

本实验采用多种方法对苯酚进行降解，包括生物降解、化学氧化和吸附法等。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 苯酚标准溶液- 酸性高锰酸钾溶液- 氯化铁溶液- 活性炭- 菌株（苯酚降解菌）- 培养基- pH试纸- 温度计- 分光光度计2. 实验仪器：- 磁力搅拌器- 烧杯- 移液管- 烧瓶- 滴定管- 恒温水浴锅四、实验方法1. 苯酚降解实验（1）生物降解实验：将苯酚降解菌接种于含有苯酚的培养基中，在适宜的温度和pH条件下培养。

定期取样，测定苯酚含量，研究苯酚降解效果。

（2）化学氧化实验：将苯酚溶液与酸性高锰酸钾溶液混合，在适宜的温度下反应。

定期取样，测定苯酚含量，研究化学氧化对苯酚降解效果的影响。

（3）吸附法实验：将苯酚溶液与活性炭混合，在适宜的温度下反应。

定期取样，测定苯酚含量，研究吸附法对苯酚降解效果的影响。

2. 苯酚含量测定采用紫外分光光度法测定苯酚含量。

在特定波长下，苯酚溶液的吸光度与其浓度呈线性关系。

通过测定吸光度，计算苯酚浓度。

五、实验步骤1. 生物降解实验（1）将苯酚降解菌接种于含有苯酚的培养基中，置于恒温培养箱中培养。

（2）定期取样，测定苯酚含量，记录数据。

2. 化学氧化实验（1）将苯酚溶液与酸性高锰酸钾溶液混合，置于恒温水浴锅中。

（2）定期取样，测定苯酚含量，记录数据。

3. 吸附法实验（1）将苯酚溶液与活性炭混合，置于恒温水浴锅中。

（2）定期取样，测定苯酚含量，记录数据。

4. 苯酚含量测定（1）取一定量的苯酚溶液，置于比色皿中。

（2）使用分光光度计测定吸光度。

（3）根据吸光度与苯酚浓度的线性关系，计算苯酚浓度。